JPS58518B2 - 金属線連続製造方法およびこの方法に用いる陰極 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は金属線の生産に関し、特に無限に長い金属細線
を電着によって連続的に形成することに関ける。

金属細線或は細条を生産する従来技術として、金属を導
電性陰極に電着し、これをはがし巻き取るものがある。

一方従来の他の方法として引抜き方法による極細線の生
産方法があるが、これは多数の装置が多数の引抜き作業
に必要なので、相対的に速度が遅く且つ費用がかかるの
で、上記の方法は小さな断面を有する極細線の生産には
役に立つ。

電着形成方法における制御の要因となるものは、陰極の
構成と形状、および陰極に関連した電着用表面である。

従来のある種の陰極は平らな電着用表向を有し、この面
上の１以上のみそに電着を行っている。

このみその底面は導電性電着用表面をなし、側面は非導
電性物質で構成されている。

この非導電性物質で電着面積をマスク或は画定し、更に
この非導電性物質は線の断面を所定の形状とする原料型
を構成している。

これらのみそを形成する共通の方法は、導電面上に絶縁
層をつくり、この絶縁層の電着用表面を形成しようとす
る部分を例えばひつかき加工して除去することである。

しかし、この種の従来の陰極は、連続した電着用表面を
もたず、むしろ平行直線状の電着用表面或は渦巻のよう
な不連続曲線状電着用表面をもっている。

このような不連続電着用表面がつくる金属線は区別され
たもの、即ち金属線片であって、それぞれ金属線が形成
される電着用表面の長さに対応した有限の長さをもって
いる。

このよう々短い線片は、たとえばこれら線片を用いて絶
縁線或は編組線を作るような場合には望ましくない。

他の種の従来の陰極は、渦巻状或は円形状のみその形を
した電着用表面をもった円筒状陰極である。

平らな表面をもった陰極の場合のように、こり渦巻みぞ
構造の陰極でつくった金属線の長さも有限である。

これとは反対に、円形みぞ構成を採用した技術によれば
無限の長さの線を生産することができる。

例えば、米国特許第１６００２５２号は、円筒状陰極で
あって、円筒を平行に横切るように円筒表面に形成した
多数の円形みぞをそなえたものを開示している。

この円それぞれの一部を電着液に浸し、円筒を回転すれ
ば、電着液をはなれるにつれて、円形みそから無限の長
さの線を連続してとりだすことができる。

しかし、この生産方法は、線生産速度が陰極回転速度に
依存しているので、その相対的に短い電着用表面を金属
を充分に電着するのに充分なだけ長く電着液内にしずめ
て置く必要があるという欠点がある。

従来の陰極の他の欠点は、陰極を頻繁に或は連続して使
用すると劣化するということである。

このことはマスキング絶縁が平板状の或は円筒状の下方
導電性面に接続した薄い外部層の形をしている場合に特
に問題となる。

この場合、絶縁層は、くりかえし使用すれば、導電性面
から分離する傾向がある。

従って、電着中に、金属がこの分離した領域即ちひび割
れ部分に電着し、金属のまぐれや凸部をつくり、電着用
表面から線をとり出すのを妨害するので、線をとりだす
につれて線を切ったり変形させたりすることが多い。

結果として、形成した線は断面が不規則なものとなる。

したがって、本発明の第１の目的は、高度に均一な寸法
を有する金属細線を高速で連続的に生産できる電着形成
方法を提供することである。

本発明の第２の目的は、マスキング絶縁体が劣化するの
を最少にし、絶縁体に突出するまぐれが形成されないよ
うにした電着形成方法を提供することである。

本発明の第３の目的は、固定陰極を用い、導電性部分と
その絶縁部分間の接着を改善した電着形成方法を提供す
ることである。

本発明による無限の長さの金属線を連続して生産する方
法は、相対的に狭い露出した導電面をそなえた閉ループ
の形で電着用表面を有する導電性部分を含む陰極をそな
えることを含み、この電着用表面が前記金属に対しはが
し得るものであり、絶縁材料が前記電着用表面の縁部と
連続接触し且つ前記電着用表面にほぼ垂直な方向にのび
た前記導電性部分の側面に接着しており、前記方法が更
に前記電着用表面に前記金属を電着することと、かくし
て得た連続金属線のループを開くことと、前記電着用表
面から金属線をとりだすことを含んでいる。

本発明により、無限の長さの金属線を電着形成するだめ
の陰極が提供されるが、この陰極は１つの表面に閉ルー
プであって相対的に狭い露出しだ導電性面の形の電着用
表面を有する導電性基部を有し、前記電着用表面は前記
金属に対しはがれ得るものであり、絶縁材料が前記電着
用表面の縁部に連続接触をなし且つ前記電着用表面に垂
直な方向に伸びた前記導電性部分の側面に接着されてい
る。

本発明による電着形成方法は、陰極を用い、この陰極が
電極液に露呈される電着用表面或は面を形成する閉ルー
プ状導電性部分をそなえている。

絶縁部分が電着用表面にほぼ垂直な面にある導電性部分
に接着され且つ電着用表面の縁部と連続接触している。

形成される金属（代表的には銅）の閉ループ層が電着液
から電着用表面に電着される。

電着金属が所定の厚さになった時、この層を切断し、切
断した層の一端を電着用表面から巻取り器の方へ取り出
す。

この取り出し速度と電着速度を制御すれば、所定の断面
寸法を有する連続金属線が得られる。

二重渦巻状の電着用表面をもつ陰極を用いれば、陰極面
積を有効に利用できるので生産速度は特に高速化される
。

以下、本発明を添付図面を参照して説明する。

第１図、第２図に示すように、金属線１２が陰極１４上
に形成されるが、この陰極１４は電着用タンク１６内の
電解液１８中にある。

金属線が形成されると、これを陰極１４の電着用面２０
からはがして巻取りスプール２２へ送る。

電源２４と整流器２６が直流を陰極１４と陽極２８に供
給する。

陰極１４は導電性物質製の閉ループ状の帯状体３０を有
し、この導電性物質は電着さる金属に対して不活性であ
り、即ちこの金属かむはがれる性質をもっている。

絶縁物質の層３２が帯状体３０ａに接着されているか、
帯状体３０の端面を露呈させて前記めっき側面２０とし
ている。

第１図、第２図に示しだ陰極では、帯状体３０は導電性
物質製の条体となっているが、その両端を相互に溶接或
は他の方法で接続して閉ループを形成している。

この帯状体を形成する物質は電着される金属からはがれ
る性質のものでなければならない。

「はがれる物質」とは電着用面２０および電着金属に悪
影響を与えない物質であって、また電着の際に強力に反
応してめっき側面に強力な接着を生じ線１２をはがし取
ることができなくするような物質ではいけない。

例えば、銅線電着形成する場合、はがれる物質としては
ステンレス鋼、クローム、チタン、レニウム、モリブデ
ンが適切であり、特にステンレス鋼が値段が安く、簡単
に入手できるので好ましい。

第２図に示したように、帯状体３０の断面は矩形で、そ
の１つの端面が電着用面である。

この帯状体２０全体の形は円形であるが、だ円形でも、
腎臓のような形でも、まだは他の回転形のものでも、閉
じた即ち連続したループをしているかぎり等しく実用と
なる。

また、前記断面を台形、三角形等に変形してもよいが、
圧延材料としては断面が矩形のものが容易に入手でき、
しかもその端面２０は高度に均一であり、しだがって均
一な金属線１２を生産するのに特に適切なので、矩形断
面が有利である。

絶縁層３２の物質としては、必要とする絶縁性、接着性
、耐久性をもっている物質なら何でもよい。

この「接着性」とは弾性まだは温度特性あるいはこれら
双方の特性を含み、この特性によっである温度範囲にわ
たって接着を維持する特性を意味し、また「耐久性」は
めつき浴の環境に耐える特性を言う。

このような絶縁層の物質としては、商品名ルサイト或は
ベークライトとして市販されているもののようなエポキ
シ樹脂、セラミック、プラスチック等が適切である。

絶縁層３２は、電着用面２０だけを露呈させて、帯状体
３０の広い側面３０ａに接着されている。

この接着を行なう前に側面３０ａに酸化物層を形成すれ
ば、絶縁、接着ともに強化されるので有利である。

例えばステンレス鋼ならばこれを酸化し、モリブデン、
レニウム、その他の金属ならば、これをアルミナのよう
な酸化物で被覆すればよい。

実際に接着するには金属版術プレスを用いることができ
る。

接着する際に、帯状体３０からはみ出た絶縁層の対向端
部を一緒にして絶縁端部３４を形成し、これら絶縁端部
の一方或は両方を研削して端部に電着用面２０を露出さ
せる。

即ち、絶縁層３２は電着用面２０をマスクし且つこれを
画定するのに用いられる。

本発明の特徴は絶縁層と接着面とが電着用面２０とほぼ
直角をなしていることである。

更に、絶縁層３２が帯状体３０から万一分離した場合は
、この分離領域に電着した金層はめつき側面２０から金
属線１２がはがれて行く方向に自動的にならぶ。

従って、金属線が取りだされる際に分断されたり変形さ
れたりすることを防止でき、更に金属線取り出しで生じ
た摩搾によって絶縁層のマスキング縁部３６を劣化させ
ないようにしている。

上記構造の電極の形成には、電着用面上に接着した外方
絶縁層の面に溝を加工するという方法を必要としない。

第１図は、本発明により極めて長い金属細線を連続的に
生産する装置の一実施例の概略を示すものであるが、そ
の動作を銅線を生産するものとして説明する。

絶縁層３２を通る絶縁リード線３８は交流電源２４と整
流器２６の負端子を帯状体３０および電着用面２０に電
気的に接続している。

他の絶縁リード線４０は整流器２６の正端子を陽極２８
に接続している。

この陽極２８は白金線の籠であって、その内部に比較的
に低品質の銅片をいれている。

陰極１４と陽極２８とは、従来の組成の電着用電解液内
に、間隔をあけて沈められている。

適切な試験溶液は室温で１１につき２４０グラムの水化
硫酸銅と１１につき３９立方センチの硫酸とを含むもの
であった。

以上の構成で、銅層が電着用表面２０に電着するが、こ
の電着の速度は、従来のように、めっき用表面の面積、
電流密度、および電着用溶液の密度に依存している。

陰極の電流密度を一定とすれば、電着量は経過時間に正
比例する。

この電着は、連続した閉ループをなす電着用表面２０の
形をとり、その縁部は表面２０の縁部と絶縁層の縁部で
画定されて均一で平行な縁部となる。

生産工稈は次のようにして開始する。即ち、充分な時間
金属を表面２０に電着させて希望の厚さの層となるよう
にし、次にこの電着金属層を切断する。

切断した金属層の一端を電着用表面からひきはなし、遊
び車４２を介して巻取器２２にみちびけば、巻取器が表
面２０から銅線を連続して巻取る。

銅線１２を一定速度で巻取器２２に巻取リ、且つ電流密
度のような変化パラメータを一定に維持しておけば、陰
極から最初にとりだした部分、即ち電着用表面２０を１
周した長さに対応する部分以外は、すべてその断面が均
一な面積をもった銅線が得られる。

この最初の部分は、次に続く部分よりも電着用表面２０
上に長く（最初のループを形成する時間とこのループを
取り出す時間との和の時間）残っているので、一般に厚
さが大きい。

しかし、最初の部分以外は、いずれも巻取器の巻取り速
度（一定に設定されている）と電着用表面の１周分のル
ープの長さできまる同一時間電着用表面上にある。

生産速度と金属線と金属線の断面寸法とは、同一パラメ
ータに依存して、相互に関連している。

これらパラメータに含まれるものとしては、電着用表面
の幅と長きとがある。

電着用表面の幅は金属線１２０幅を制御する。

他の要因が一定であれば、電着用表面をひろげることは
所定の厚さの層を電着するのに必要な時間が長くする。

電着用表面の長さは電着速度に影響し、巻取り速度と共
に１区分の金属線１２が電着用表面上に在る時間量を決
定する。

他の可変パラメータ即ち巻取速度は生産速度に直接対応
する。

他の要因が一定であるとすれば、巻取り速度を増加する
と金属線はそれだけ速く生産されるが、金属線が電着用
表面上にある時間がそれだけ短かくなるので金属線の厚
さは減少する。

電着用表面は長い方が有利である。

その理由は、電着用表面が長ければ、金属線の長さを充
分なものとするだけの時間をとりながら、しかも巻取り
速度を高速化できるからである。

生産速度と金属線寸法に影響する他のパラメータは電着
速度を制御するパラメータであって、陰極の電流密度と
、電解液の組成、密度、温度と、電着用表面の状態とを
含んでいる。

例えば、ループ長２００ｃｍ、幅１ｃｍの円形ループ状
陰極で電着用表面０．０１ｃｍのものを前述した電解液
中にいれ、電流を１２０ｍＡ／ｃｍ２に維持し、最初の
金属線電着を２時間行った場合、１２０ｍ１１２の断面
積を有する金属線が１０５ｃｍ／ｈｏｕｒの速度で電着
用表面から連続的に取り出すことができる。

この寸法で生産した金属線は一般に丸みがかった矩形成
は台形の断面をもっている。

多くの場合金属線の断面は円形であることが望ましく応
用性が広い。

このような丸い断面を有する金属線を得るには従来の引
抜き技術或はすえ込み技術を用いればよい。

特に１箇以上の絞りダイや引張りキャプスタンを巻取り
器の前におけば、巻取った金属線の形を希望のものとす
ることができる。

金属線の最初の断面は相対的に小さいので、金属線が剪
断したり変形したりひずみが発生したりする可能性は極
めて小さい。

第３図は本発明により無限に長い金属線を生産するのに
適切である陰極の好ましい実施例を示す。

図示した電着用表面の形状は逆方向の渦巻き即ち二重渦
巻き形状をしている。

この形状は、近接した２辺を端末部がループ４４，４６
となるように結んで得た長い連続帯状体を渦巻状に巻い
てできたものである。

陰極をこのようにすれば次のような利点がある。

（１）電着用表面にそって得られる１つの完全ループが
相対的に長く、従って生産速度をあげることができる。

（２）陰極単位面積あたりの金属線生産量が大きくなる
。

（３）急激な曲折点がないので金属線を取りだす際に支
障がない。

第４図は、第３図に示した形の二重渦巻き陰極を形成す
る方法を概略的に説明するものである。

適切な電着用表面材料例えばステンレス鋼の条体４８と
、２つのスペーサ条体５０，５１とを供給ロール４８ａ
、４８ｂ、５０ａ、５１ａからそれぞれ取りだして陰極
ハブ５２に同時に巻きつける。

条体４８の各端部は別々の供給ロール４８ａ或は４８ｂ
に巻かれており、内方の端末ループ４４は供給ローラ４
８ａ、４８ｂの中間にある条体４８の部分に形成される
。

スロット５４によって内方端末ループ４４が形成されて
、ハブ５２の中央開口部５２ａ内に支持される。

他のループ４６を形成して閉ループ電着用条体をつくる
には、条体４８の外方端部を突合せ溶接し、この溶接部
の厚さが条体の厚さと等しくなるまで正確に研削する方
法が適切である。

かくして得たループの縁部が電着用表面２０となる。

第３図乃至第５図において、条体５０，５１は、電着用
表面２０に直角な方向の寸法が条体４８よりも狭く、且
つ電着を陰極の１面にするか両面にするかに応じて、条
体４８の１つの縁から或は２つの縁から均等に間隔をと
るように巻線工程で位置づけされる。

第５図の実施例では、スペーサ条体５０，５１は、電着
線１２ができる面だけから間隔をとって位置しているの
で、電着用表面２０の渦巻層間にみそができる。

まだ、間隔をとるだめの条体の幅を条体５０と等しくと
り、これをエツチングしてみそを形成してもよい。

このエツチング処理はスペーサ条体が銅或は同様なエツ
チング特性を有する物質のものである場合に有利である
。

スペーサ条体として導電性金属を用いることは、陰極本
体全般の導電性を増すので有利である。

条体４８，５０，５１のループすべてに電気的に接触す
るように銅製の裏うち層５５が設けられているが（第５
図）、これにより陰極の導電性を更に増すことができる
。

前述したようにして形成したみぞに絶縁材５６を充填し
、第１図、第２図の層３２の場合と同様に電着用表面２
０をマスクし陰極の他の導電性表面から絶縁している。

絶縁材５６は粘性状態で用いるのでみそによく流入して
これを充填できる。

これに必要な粘度は、基本的にはみその寸法を考慮して
定める。

３４ＡＷＧ線を生産する場合の典型的なみその寸法は、
幅２０ミリ、深さ１００ミルで４ミルの厚さの電着用表
面でわけられている一２４ＡＷＧ績の場合は、典型的み
ぞの寸法は幅５０ミル、深さ１００ミルで、１３ミルの
厚さの電着用表面でわｉられている。

以上のような粘度条件の他に、絶縁材に必要な特性は、
接着性、熱応答性、弾性、また層３２について前述した
電着環境での耐久性等である。

好ましい絶縁材は下記によって得た低粘度充填樹脂であ
るへ 他の適切な絶縁材は商品名スタイキャスト２６５１ＭＭ
としてエマーソンアンドカミンク社が製作した低粘度充
填樹脂である。

この樹脂絶縁材５６を適用するには、巻線した陰極を密
閉型内におき、樹脂を加えて陰極を完全に被覆すればよ
い。

型を真空にしたりこれに中程度の加熱をすれば、みそに
樹脂を完全に充填でき、しかも樹脂を脱気することがで
きる。

みそに樹脂が充填されたら、樹脂を硬化させ、陰極の電
着用表面にあたる部分を研削し且つ研磨して電着用表面
２０を露出させる。

樹脂被覆に亀裂その他年都合な部分が生じた場合は、こ
れらの部分に樹脂をさらに加えれば容易に修正すること
ができる。

まだ研削した際に銅スペーサ条体５０或は５１の部分が
露出した場合は、これら条体をエツチングして掘り下げ
て樹脂を充填すればよい。

二重渦巻き陰極を作る他の方法は、金属基板に希望のみ
そを機械加工するかホトエツチング加工することである
が、とのホトエツチング加工で得た陰極を第６図に示す
。

好ましくはステンレス鋼３１６から形成した基板５８を
用い、その電着用表面２０を形成する１つの表面（或は
複数の表面）に光抵抗性物質を塗布する。

この表面はわずかに粗い面である方が、光抵抗性物質を
接着させるのに有利である。

塗布した光抵抗性物質上に希望の二重渦巻パターンを公
知の寸法で露出させ、エツチングすれば、みぞ６０が形
成される。

次に電着用表面から金属線をはがし取るのに適切なりロ
ームのような金属層をめっきするか、或は凸部に適用し
て電着用表面２０を形成する。

絶縁材を前と同様にして充填する。

陰極に絶縁リード線を前と同様に接続して電着用表面の
電流密度を均一なものとする第５図、第６図の実施例で
は、絶縁リード線は近接絶縁層５６ａを介しそれぞれ銅
層５５゜５８に電気的に接続されている。

以上、極めて長く且つ均一な寸法の金属卿線を高速で電
着して生産する方法と装置であって、連続閉ループ状電
着用表面と、この表面にほば垂直なマスク用絶縁層とを
そなえた固定陰極を利用したものを記載した。

同本発明をほぼ円形電着面を有する陰極について説明し
たが、露出した電着用表面が閉ループをなすかぎり他の
形状の陰極であっても良いことは明らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明により構成した処理装置の一実施例の斜
視図、第２図は第１図の陰極を線２−２にそって断面し
て示した断面図、第３図は本発明による二重渦巻陰極の
平面図、第４図は第３図の陰極を形成する一方法を説明
した概略説明図、第５図は第４図に示した方法で形成し
た第３図に示す陰極を線５−５にそって断面して示した
断面図、第６図は本発明により他の方法で形成した二重
渦巻陰極で第５図に対応する断面図である。 １２…金属線、１６…電着用タンク、１８…電解液、２
０…電着用表面、２２…巻取り器、２４…電源、２６…
整流器、２８…陽極、２９…銅片、３０…閉ループをな
す帯状体、３０ａ…側壁面、３２…絶縁層、３４…絶縁
端部、３６…マスキング縁部、３８，４０…絶縁リード
線、４２…遊び車、４４．４６…端末ループ、４８…電
着用表面材料の条体、５０，５１…スペ一サ条体、４８
ａ。 ４８ｂ、５０ａ、ｓｏｂ…供給ローラ、５２…陰極ハブ
、５２ａ…中央開口、５４…スロツト、５５…裏うち層
、５６…絶縁材、５６ａ…絶縁層、５８…銅層、６０…
みぞ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １露出した導電性電着用表面を有する陰極を用意するこ
   とと、この電着用表面に金属を電着することと、かくし
   て形成した金属線を前記電着用表面から除去することを
   含む不安の長さの金属線を連続生産する方法において、
   前記陰極が相対的に狭い露出した導電性面をもつ閉ルー
   プの形で電着用表面を有し、この電着用表面が前記金属
   に対し実質的にはがれ得、絶縁材料が前記電着用表面の
   縁部に連続接触をなし且つ前記電着用表面に垂直な方向
   にのびた前記導電性部分の側面に接着されていることを
   特徴とする金属線連続製造方法。 ２導電性基部３０．４８．５８がその一面に、閉ループ
   状の相対的に狭い露出した導電性面の形の電着用面２０
   を有し、前記電着用表面か前記金属に対し実質的にはが
   れ得、絶縁材料３２．５６が前記電着用表面の縁部に連
   続接触し且つ前記電着用表面２０にほぼ垂直な方向にの
   びだ前記導電性部分の側面３０ａに接着されたことを特
   徴とする、金属線連続製造方法に用いる陰極。